Đồng vị là những nguyên tử có cùng số proton, nhưng khác số nơtron. Nói cách khác, các đồng vị có khối lượng nguyên tử khác nhau. Đồng vị là các dạng khác nhau của một nguyên tố.
Có 275 đồng vị trong số 81 nguyên tố ổn định. Có hơn 800 đồng vị phóng xạ, một số đồng vị tự nhiên và một số đồng vị tổng hợp. Mọi nguyên tố trong bảng tuần hoàn đều có nhiều dạng đồng vị. Các tính chất hóa học của các đồng vị của một nguyên tố có xu hướng gần giống nhau. Ngoại lệ sẽ là các đồng vị của hydro vì số lượng neutron có ảnh hưởng đáng kể đến kích thước của hạt nhân hydro. Các tính chất vật lý của các đồng vị là khác nhau vì các tính chất này thường phụ thuộc vào khối lượng.
Ngoại trừ hydro, các đồng vị phổ biến nhất của các nguyên tố tự nhiên có cùng số proton và neutron. Dạng hydro phong phú nhất là protium, có một proton và không có neutron.
Số khối của một đồng vị là tổng số proton và nơtron trong hạt nhân nguyên tử.
Có một số cách phổ biến để chỉ ra đồng vị:
1. Liệt kê số khối của một nguyên tố sau tên hoặc ký hiệu nguyên tố. Ví dụ, một đồng vị có 6 proton và 6 neutron là Carbon-12 hoặc C-12. Một đồng vị có 6 proton và 7 neutron là Carbon-13 hoặc C-16. Lưu ý rằng số khối của hai đồng vị có thể giống nhau, mặc dù chúng là các nguyên tố khác nhau. Ví dụ, bạn có thể có carbon-14 và nitơ-14.
2. Số khối lượng có thể được cho ở phía trên bên trái của ký hiệu phần tử. Ví dụ, các đồng vị của hydro có thể được viết 1 H, 2 H và 3 H.
Carbon 12 và Carbon 14 là các đồng vị của carbon, một có 6 neutron và một có 8 neutron (cả hai đều có 6 proton). Carbon-12 là một đồng vị ổn định, trong khi Carbon-14 là một đồng vị phóng xạ.
Uranium-235 và uranium-238 xuất hiện tự nhiên trong vỏ Trái đất. Cả hai đều có chu kỳ bán rã dài. Uranium-234 hình thành như một sản phẩm phân rã.
Hiđro có ba đồng vị.
Khi đồng vị phóng xạ trải qua quá trình phân rã phóng xạ, đồng vị ban đầu có thể khác với đồng vị tạo thành. Đồng vị ban đầu được gọi là đồng vị mẹ, trong khi các nguyên tử tạo ra từ phản ứng được gọi là đồng vị con. Có thể tạo ra nhiều hơn một loại đồng vị con.
Ví dụ, khi U-238 phân rã thành Th-234, nguyên tử uranium là đồng vị mẹ, trong khi nguyên tử thorium là đồng vị con.
Đồng vị ổn định có sự kết hợp proton-neutron ổn định và không có bất kỳ dấu hiệu phân rã nào. Sự ổn định này đến từ số lượng neutron có trong nguyên tử. Nếu một nguyên tử có quá nhiều hoặc quá ít neutron, nó không ổn định và có xu hướng phân rã. Vì các đồng vị ổn định không bị phân hủy, chúng không tạo ra bức xạ hoặc các nguy cơ liên quan đến sức khỏe của nó.
Đồng vị phóng xạ có sự kết hợp không bền giữa proton và neutron. Các đồng vị này phân rã, phát ra bức xạ bao gồm các tia alpha, beta và gamma. Các nhà khoa học phân loại các đồng vị phóng xạ theo quá trình tạo ra chúng: tồn tại lâu dài, sinh vật vũ trụ, sinh vật nhân tạo và sinh vật phóng xạ.
